Plan 1. Rappels/régulation 2. Le débit cardiaque
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2ème partie Adaptations cardio-vasculaires Plan 1. Rappels/régulation 2. Le débit cardiaque - au repos - adaptations à l’exercice 3. La fréquence cardiaque - adaptations à l’exercice - facteurs d’influence 4. Le volume d’éjection systolique - adaptations à l’exercice 5. Redistribution du débit cardiaque - mécanismes neurologiques - mécanismes métaboliques 6. Le retour veineux 7. Adaptations à l’entraînement Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Redistribution du débit cardiaque Rappels Constitution des vaisseaux sanguins Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Redistribution du débit cardiaque Rappels Adventice Fibres de collagènes Fibres nerveuses vasomotrices Limitante élastique externe fait partie de la média Média Fibres musculaires lisses Fibres élastiques Fibres de collagènes Feuillet musculo-élastique Limitante élastique interne fait partie de l’intima composée de tissu élastique Intima tapissée de cellules endothéliales Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Réseau artériel Redistribution du débit cardiaque Rappels Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Redistribution du débit cardiaque Rappels Artère élastique Diamètre: 10-20mm Artère musculaire de distribution Artériole Diamètre: 0,01-0,2mm Diamètre: 0,2-10mm VD End Élast Musc coll VC + +++++++ +++ ++++ VD VC End Élast Musc coll + ++++ +++++ +++ Fibres élastiques dominantes Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau VD VC End Élast Musc coll + +++ +++++++ ++ Fibres musculaires dominantes Redistribution du débit cardiaque Rappels Artériole Diamètre: 0.01-0.2mm Muscle lisse petites artérioles VD VC Les artérioles sont avant tout responsables de la détermination de la distribution relative du débit sanguin aux différents organes A ce niveau le débit dépend de la résistance opposée par les artérioles qui est uniquement du à leurs différences de diamètre Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Redistribution du débit cardiaque Mécanismes neurologiques Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Co-activation centrale Redistribution du débit cardiaque Mécanismes neurologiques Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Afférences musculaires Redistribution du débit cardiaque Mécanismes neurologiques Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Les barorécepteurs Redistribution du débit cardiaque Mécanismes neurologiques Les barorécepteurs Pam = Qc x R Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Redistribution du débit cardiaque Mécanismes neurologiques Les barorécepteurs Pam = Qc x R Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Redistribution du débit cardiaque Mécanismes neurologiques Les barorécepteurs Pam = Qc x R Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Redistribution du débit cardiaque Mécanismes neurologiques A l’exercice la Pa augmente, le réflexe des barorécepteurs devrait donc s’accompagner d’une diminution de l’activité sympathique Ce n’est pas le cas, déplacement du point de consigne Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Redistribution du débit cardiaque Mécanismes métaboliques Métabolites musculaires potentiellement vasodilatateurs Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Redistribution du débit cardiaque Mécanismes métaboliques CO2 è généré par le métabolisme è vasodilatation K+ è relargué par le muscle suite à dépolarisation répétée è vasodilatation H+ è généré par le métabolisme anaérobie è vasodilatation Adénosine è produit par les tissus en réponse à l’hypoxie è vasodilatation NO è produit par les cellules endothéliales è vasodilatation O2 è délivré aux tissus par le sang è vasoconstriction … Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Redistribution du débit cardiaque Mécanismes métaboliques La plupart des organes présentent une augmentation de leur débit sanguin chaque fois que leur activité métabolique est augmentée Ce phénomène appelé hyperémie est la conséquence de la vasodilatation des artérioles dans l’organe O2 K+ CO2 H+ adénosine Osmolarité Vasodilatation Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Redistribution du débit cardiaque Activation III et IV Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau 2ème partie Adaptations cardio-vasculaires Plan 1. Rappels/régulation 2. Le débit cardiaque - au repos - adaptations à l’exercice 3. La fréquence cardiaque - adaptations à l’exercice - facteurs d’influence 4. Le volume d’éjection systolique - adaptations à l’exercice 5. Redistribution du débit cardiaque - mécanismes neurologiques - mécanismes métaboliques 6. Le retour veineux 7. Adaptations à l’entraînement Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Le retour veineux Veines caves: 0 mmHg Pression chute Veinules Capillaires Veines: 10 mmHg 15 mmHg Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Le retour veineux La différence de pression entre les capillaires et l’oreillette droite est seulement de 15 mmHg Néanmoins, cette pression est suffisante car, en raison de leur gros diamètre, les veines opposent peu de résistances La stimulation du SN sympathique entraîne une vasoconstriction i) augmentant la rigidité de ces parois et ii) élevant la pression veineuse ce qui entraîne davantage de sang dans le cœur droit Deux autres mécanismes peuvent augmenter la pression veineuse et faciliter ainsi le retour veineux: - la pompe musculaire squelettique - les mouvements inspiratoires Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Le retour veineux Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau La pompe musculaire Le retour veineux Les mouvements inspiratoires Rôle de septation du diaphragme Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Le retour veineux Principaux facteurs agissant sur le retour veineux : Pression oreillette droite Retour veineux Pression veineuse Volume sanguin Mouvements inspiratoires Activité sympathique vasoconstriction Pompe musculaire squelettique Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau 2ème partie Adaptations cardio-vasculaires Plan 1. Rappels/régulation 2. Le débit cardiaque - au repos - adaptations à l’exercice 3. La fréquence cardiaque - adaptations à l’exercice - facteurs d’influence 4. Le volume d’éjection systolique - adaptations à l’exercice 5. Redistribution du débit cardiaque - mécanismes neurologiques - mécanismes métaboliques 6. Le retour veineux 7. Adaptations à l’entraînement Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Adaptations à l’entraînement Les dimensions du coeur Henschen (1899) avait déjà relevé des signes d’hypertrophie cardiaque chez des sujets entraînés On parle de « cœur d’athlète » augmentation du poids et du volume (> 500g pour un homme de taille moyenne) IRM cardiaque L’hypertrophie du cœur d’athlète n’est pas harmonieuse dans le sens où elle ne touche pas proportionnellement toutes les parties Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Adaptations à l’entraînement Les dimensions du coeur A quels niveaux? VD + (parfois) VG +++ Parois Mais aussi augmentation du diamètre du tronc principal des coronaires D et G Hypertrophie concentrique : ↑ épaisseur des parois Hypertrophie excentrique : dilatation des cavités Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Adaptations à l’entraînement Les dimensions du coeur Dilatation des cavités +++ Hypertrophie des parois ++ Hypertrophie excentrique et légère hypertrophie concentrique endurance Hypertrophie des parois +++ Hypertrophie concentrique Force Ø 10 h d’entraînement hebdomadaire Ø on observe également des cœurs normaux chez des athlètes de haut niveau Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Adaptations à l’entraînement Env 1,8 m2 Les dimensions du coeur JO Montréal (1976) Laurenceau (PhD Thesis) Hypertrophie réversible en 3-6 mois après l’arrêt de l’activité Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Adaptations à l’entraînement Les dimensions du coeur Mort subite du sportif Prévalence = entre 1 / 100 000 et 1 / 300 000 5 fois plus élevé chez les hommes Marc Vivien Foé Causes chez les sportif < 35 ans : - Cardiomyopathie hypertrophique (50 %) - arythmies - anomalie des artères coronaires - … L’entraînement résulte dans des adaptations cardiaques qui miment la pathologie Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Fabrice Salanson Adaptations à l’entraînement Le VES Hommes âgés entraînés en endurance pendant 1 an : - 60 % de VO2 max (quelques pointes à 90 % de VO2max) - 4 fois par semaine Ehsani et al., 1991 ↑ précharge ↓ postcharge et/ou ↑contractilité Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Adaptations à l’entraînement La fréquence cardiaque La FC de repos Toujours la mesurer dans les mêmes conditions (généralement au levé, assis ou couché…) La FC de repos diminue avec l’entraînement « aérobie » Sédentaire : 70-80 bpm Sportif « endurant » : 35-50 bpm 28 bpm au repos !!! Exemple : 3 séances hebdomadaires d’ergocycle à 150 w pendant 3 semaines entraîne une réduction de la FC de repos de 15-20 bpm chez le sédentaire Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Adaptations à l’entraînement La fréquence cardiaque Comment expliquer cette baisse de la FC de repos? Causes mal connues mais certaines hypothèses : - ↑ du VES - ↑ activité parasympathique (remis en question) D’où la dernière hypothèse : - ↑ de la sensibilité du nœud sinusal Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Adaptations à l’entraînement La fréquence cardiaque La FC à l’exercice sous-maximal Diminution de la fréquence cardiaque pour la même intensité d’exercice Résultats obtenus après 6 mois d’entraînement de type « aérobie » Augmentation du rendement énergétique Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Adaptations à l’entraînement La fréquence cardiaque La FC maximale Pas de changement avec l’entraînement, elle peut même diminuer chez des sportifs très entraînés en « endurance » Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Adaptations à l’entraînement La récupération de la FC après un exercice Récupération plus rapide après un entraînement de type « aérobie » Cependant, la comparaison avant vs. Après entraînement doit se faire avec prudence car d’autres facteurs sont succeptibles de modifier la FC (sudation, chaleur, altitude, stress…) Après un test de VMA, la FC redescend aux alentours de 120-130 bpm en 1 min chez des athlètes entraînés Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Peut-on développer les qualités aérobies des élèves indépendamment de l’activité enseignée ? Etude comparée de 6 activités physiques sur la sollicitation aérobie chez des jeunes lycéens Gindre, 2000 (revue EPS n°286) escalade, endurance, badminton, basket, football, volley Enregistrement de la FC (et exprimée en % de FCmax) au cours de différentes situations (induisant des déplacements importants) Gindre, 2000 (revue EPS n°286) Si on considère le seuil d’intensité minimal à 70-80% è possibilité de développer les aptitudes aérobies avec 5 des 6 disciplines Mais attention, FC n’est pas un très bon indicateur de l’intensité de l’exercice dans chacune de ces situations Gindre, 2000 (revue EPS n°286) Adaptations à l’entraînement La composition sanguine Augmentation du volume sanguin total avec l’entraînement « aérobie » Volume (L) 7 6 Volume plasmatique 5 Volume globules rouges 4 3 2 1 Avant entraînement Après entraînement Le volume plasmatique augmente beaucoup plus que le nombre de globules rouges, ce qui entraîne une faible baisse du taux d’hématocrite Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau Adaptations à l’entraînement La composition sanguine Conséquences - Augmentation de la précharge donc augmentation de VES - Donc, accroissement indirecte du débit cardiaque NB. Un entraînement de 10 jours en endurance permet déjà une augmentation de 6,3 % du volume sanguin, de 10,2 % de VO2 max et une baisse de 6 % de la FC de repos (Mier et al., 1997) Adaptations cardio-vasculaires à l’exercice – Marc Jubeau
